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        分段鑿巖階段礦房采礦法在蒙庫鐵礦中的應(yīng)用*

        2014-03-22 01:18:58陳慶坤
        采礦技術(shù) 2014年4期
        關(guān)鍵詞:礦塊底柱平巷

        陳慶坤

        (1.廈門紫金工程設(shè)計(jì)有限公司, 福建 廈門市 361006;2.中南大學(xué)資源與安全工程學(xué)院, 湖南 長沙 410083)

        0 概 況

        新疆蒙庫鐵礦位于阿爾泰山脈中部西南邊緣山前地帶,地形變化大,多發(fā)育“V”型谷,屬構(gòu)造剝蝕侵蝕型低中山地貌。礦區(qū)處于歐亞大陸腹地,緯度較高,北東部毗鄰蒙古高壓中心,冬季嚴(yán)寒多雪,夏季炎熱少雨,屬典型的大陸性氣候。

        礦山于2008年3月建成了露天采場,并于當(dāng)年投產(chǎn),截止2010年底露天開采已接近尾聲,并轉(zhuǎn)為地下開采,開拓方式為主、副井和斜坡道聯(lián)合開拓。礦山目前處于半基建半生產(chǎn)狀態(tài),生產(chǎn)能力為80萬t/a;待基建完成后,將達(dá)到150萬t/a的生產(chǎn)規(guī)模。礦體多為中厚急傾斜礦體,主要采用無底柱分段崩落法回采,局部厚度較薄部分采用留礦法回采。由于礦石品位較低,加之受鐵礦石價格下跌,礦石回采成本上升等因素影響,礦山面臨著較為嚴(yán)峻的生產(chǎn)形勢。為降低礦石貧化率,減小礦塊采切比,縮短礦塊回采準(zhǔn)備時間,提高經(jīng)濟(jì)效益,礦山擬改進(jìn)或采用其他采礦方法回采礦體,以緩解礦山經(jīng)營壓力,改善礦山運(yùn)營條件。

        1 開采技術(shù)條件

        礦區(qū)主礦體為Ⅱ礦體,產(chǎn)狀為不規(guī)則似層狀、透鏡狀,傾向南西。礦體傾角50°~85°(多數(shù)呈65°~75°)、平均厚度8.4~11.34 m,原礦品位在25%~35%之間,多在30%以下,屬中厚至厚的急傾斜低品位礦體。礦巖多為塊狀結(jié)構(gòu),風(fēng)化程度不高,穩(wěn)定性好。干燥狀態(tài)下新鮮巖石抗壓強(qiáng)度45.0~196.0 MPa,飽和狀態(tài)下抗壓強(qiáng)度27.3~107 MPa。礦石平均密度3.998 t/m3,巖石平均密度2.92 t/m3,礦巖松散系數(shù)1.6~1.9。礦區(qū)構(gòu)造破碎帶雖較多,但規(guī)模小,構(gòu)造破碎帶一般為0.6~3.5 m,3.5 m以上的構(gòu)造破碎帶較少,多為塊狀及碎塊狀,少數(shù)為碎屑狀,極少數(shù)為粉末狀。自地表到深部,巖體完整程度逐漸增大,除部分構(gòu)造破碎帶外,巖體完整程度較高,工程地質(zhì)條件良好。

        2 分段鑿巖階段礦房法

        截止2013年6月底之前,礦山主要采用無底柱分段崩落法回采礦體。該法生產(chǎn)工藝簡單,安全性好,適合采用高效回采設(shè)備[1-2],采場實(shí)際生產(chǎn)能力最高可達(dá)1200 t/d。根據(jù)礦山現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù),該法回采礦石的貧化率一直維持在16%~20%,實(shí)際出礦品位僅26%左右。為提高出礦品位,提高礦山經(jīng)濟(jì)效益,礦方?jīng)Q定采用分段鑿巖階段礦房法回采礦體,并進(jìn)行了采礦方法工業(yè)試驗(yàn),取得了較好的效果。

        2.1 采場結(jié)構(gòu)參數(shù)

        如圖1所示,開拓階段高度為50 m,分段高12~15 m,頂柱高5~8 m。礦體厚度小于25 m時,礦塊沿走向布置時[3],礦房長50 m,間柱長8 m;礦塊寬為礦體水平厚度。礦體厚度大于25 m時,礦塊垂直走向布置,礦塊長即為礦體水平厚度,寬25 m,其中礦房、礦柱各12.5 m。根據(jù)礦塊尺寸,一個礦塊可布置3個分段。

        2.2 采切工程

        采準(zhǔn)工程主要有穿脈運(yùn)輸巷、出礦沿脈運(yùn)輸平巷、裝礦進(jìn)路、人行天井、分段鑿巖平巷。每隔50 m布置一條穿脈運(yùn)輸巷(即一個礦塊長度),出礦沿脈運(yùn)輸平巷沿礦體上盤接觸線布置,并與穿脈運(yùn)輸巷聯(lián)通。人行天井布置在間柱中央,在每個分段高度上掘進(jìn)分段鑿巖平巷,構(gòu)成人行及通風(fēng)的主要通道[4-5]。自出礦沿脈運(yùn)輸平巷內(nèi)每隔12 m以45°角向礦體下盤方向掘進(jìn)裝礦進(jìn)路,裝礦進(jìn)路與礦房最下分段鑿巖平巷聯(lián)通[6]。

        切割工程有拉底、切割天井。切割槽雖屬于切采工序,但計(jì)算時歸于回采中。切割天井布置于礦房中央,切割天井上端(礦塊頂柱內(nèi))作為回風(fēng)小井,與上中段沿脈運(yùn)輸平巷聯(lián)通。在礦房最下分段鑿巖平巷中向上鉆鑿扇形炮孔,爆破出礦后形成V形塹溝。根據(jù)采切工程布置及各采切巷道、硐室的斷面規(guī)格,可計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)礦塊采切比,見表1。標(biāo)準(zhǔn)礦塊綜合采切比為42.1 m3/kt。

        3 回采工藝

        3.1 采場鑿巖爆破

        在分段鑿巖平巷中用YGZ-90鉆機(jī)鉆鑿孔徑φ70 mm的上向扇形中深孔。采用這種打眼方式,崩落的礦石大塊較多,因此需要控制炮孔的裝藥量。撐控好打眼方式和炮孔的參數(shù)?;夭汕埃瑢⑶懈钐炀氐V體全斷面拉開,為回采提供足夠的自由面。拉槽工序完成后開始鉆鑿回采中深孔,其排面參數(shù)見表2。

        圖1 分段鑿巖階段礦房法

        表1 采切工程量計(jì)算

        根據(jù)炮孔排面參數(shù)布置炮孔,每排可布5個炮孔,炮孔總長為156 m。將炮孔全部鑿?fù)旰箝_始崩礦,用2臺BQF-100裝藥器充裝粒狀銨油炸藥,炮孔堵塞總長為23.5 m。按線裝藥密度5.01 kg/m來計(jì)算裝藥量,則兩排炮孔共需1328.7 kg的炸藥。

        表2 采場鑿巖爆破參數(shù)

        爆破時,采用非電毫秒導(dǎo)爆管孔底起爆,同排同段,各排分段加導(dǎo)爆管并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)一次性起爆,各排導(dǎo)爆管腳線分別用膠布固定綁緊在傳爆線上,再將這根傳爆線并聯(lián)到主傳爆線上,連線完成后用起爆器起爆炸藥[7]。自礦房中央向兩側(cè)自上而下后退式回采,崩礦步距3.2 m。根據(jù)崩礦面積計(jì)算單次崩礦量為2506 t,每米炮孔崩礦量為8 m/t。

        3.2 采場通風(fēng)

        新鮮風(fēng)流自中段運(yùn)輸平巷、穿脈運(yùn)輸巷、通風(fēng)人行天井、分段鑿巖平巷進(jìn)入回采工作面;清洗工作面后,污風(fēng)經(jīng)回風(fēng)小井(布置在頂柱內(nèi)的未拉槽的切割天井),上中段沿脈運(yùn)輸平巷,上中段穿脈,上中段運(yùn)輸平巷進(jìn)入總回風(fēng)系統(tǒng)。

        3.3 采場出礦

        崩落礦石用2.0 m3斗容的JCCY-2柴油鏟運(yùn)機(jī)運(yùn)至采場溜井,下放至下一中段振動給礦機(jī)硐室,再由礦用卡車運(yùn)輸至中段主溜井卸礦。JCCY-2柴油鏟運(yùn)機(jī),出礦能力約260 t/臺班。根據(jù)礦山開采規(guī)模5000 t /d的需求,需JCCY-2柴油鏟運(yùn)機(jī)鏟運(yùn)機(jī)14臺,其中11臺工作,3臺備用。

        3.4 空區(qū)處理和礦柱回收

        回采礦房過程中,利用礦房頂、底柱和礦塊間柱支撐采空區(qū)。礦房回采完畢后,回收礦柱的同時崩落圍充填采空區(qū)。

        礦柱回采分兩步驟。首先,在不影響礦房回采的同時,回采相鄰已采礦房的頂柱及上中段底柱;待礦房回采結(jié)束時,在其間柱及上中段底柱中鑿向上扇形炮孔和頂柱中鑿水平扇形炮孔,利用微差爆破,先爆礦房頂柱,后爆礦房間柱及上中段礦房底柱,崩落礦石由采場底部集中出礦[8]。

        4 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

        根據(jù)采用的采場結(jié)構(gòu)參數(shù)和鑿巖爆破參數(shù),及礦山目前使用的采掘裝運(yùn)設(shè)備所計(jì)算的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如表3所示?,F(xiàn)場工業(yè)試驗(yàn)表明,采場內(nèi)鏟運(yùn)機(jī)出礦工效為260 t/臺班,每天工作3班。采場內(nèi)設(shè)備的工時利用率取60%計(jì)算,則采場日均出礦468 t,需要不少于10個采場同時生產(chǎn)才能滿足150萬t/a的生產(chǎn)規(guī)模。

        表3 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

        5 結(jié) 論

        分段鑿巖階段礦房法具有回采強(qiáng)度大,勞動生產(chǎn)率高,采礦成本低,回采作業(yè)安全等明顯優(yōu)點(diǎn)[9-10]。蒙庫鐵礦屬急傾斜中厚的低品位礦體,在采礦成本不上升的情況下,采用合適的采礦方法或改進(jìn)回采工藝,以提高出礦品位,將會帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。試驗(yàn)結(jié)合礦山的實(shí)際情況,采用中深孔落礦,鏟運(yùn)機(jī)出礦,有效地降低了采場貧化率。

        針對礦柱回收這一方面,采用兩步驟分別回收礦塊頂?shù)字烷g柱,并對難以回收的礦柱進(jìn)行崩落處理,既保障了空區(qū)周邊作業(yè)人員的安全,又大大提高了礦石回收率,獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。試驗(yàn)為今后礦山大規(guī)?;夭商峁┝私?jīng)驗(yàn),亦可為其他礦山提供借鑒。

        參考文獻(xiàn):

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        [3]李 凱,廖九波,朱坤磊.分段鑿巖階段空場嗣后充填法在急傾斜破碎礦體中的應(yīng)用[J].化工礦物與加工,2002(1):34-37.

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        [5]魏建中,張 保,楊福波.新羅村難采礦體開采技術(shù)研究與實(shí)踐[J].現(xiàn)代礦業(yè),2010(11):66-68.

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        [10]秦忠虎,袁 橋,江書旺.復(fù)雜條件下分段鑿巖階段礦房法試驗(yàn)研究[J].現(xiàn)代礦業(yè),2013(2):72-73.

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